روش های جوشکاری - Webengineers.ir
Download
Report
Transcript روش های جوشکاری - Webengineers.ir
انواع روشهاي جوشكاري
صادق رئیسی استبرق
جناب اقای
استاد محترم
مهندس احمدیان
فهرست
مطالب
جوشكاري با قوس
الكتریكي
جوشکاری با
شعله گاز
جوشكاري با لیزر
جوشكاري
اصطكاكي
جوشكاري
انفجاري
جوشکاری
فراصوتی
جوشكاري
مقاومتي
جوشكاري با پرتو
الكتروني
جوشكاري زیر
آب
جوشکاری با قوس الکتریکی
مقدمه :
این روش یکی از متداول ترین روشهای اتصال
قطعات کار می باشد .ایجاد قوس الکتریکی
عبارت است از جریان مداوم الکترون بین دو
الکترود و یا الکترود و قطعه کار که در نتیجه
آن حرارت تولید می شود .باید توجه داشت که
برای برقراری قوس الکتریکی بین دو الکترود و
یا قطعه کار و الکترود وجود هوا و یا یک گاز
هادی ضروری است ،بطوری که در شرایط معمولی
نمی توان در خالء جوش کاری کرد.
دمای حاصل از قوس الکتریکی به نوع الکترود
های آن وابسته است .دمای حاصله در آند و
کاتد برای الکترود های فلزی حدودا 2400تا
2600درجه سلسیوس تخمین زده شده است.
طول قوس شعله بین 0.6تا 0.8قطر الکترود می
باشد و تقریبا 90درصد از قطرات مذاب جدا شده
بهفهرست
درصد به
از الکترود به حوضچه مذاب وارد و 10بازگشت
اطراف پراکنده می گردد.
-1
با
جوشکاری
الکترود
روپوشدار
پیوسته
SMAW
-2جوشکاری با الکترود تنگستنی و گاز محافظ
( جوش آرگون
)TIG
-3جوشکاری با الکترود مصرفی ( سیم جوش ) و
گاز محافظ
MIG
-4جوشکاری پالسما
PAW
بازگشت به فهرست
SMAWجوشکاری با الکترود روکش دار پیوسته
گر سیم الکترود به طور متوالی از فالکس پوشیده شود ،
راهی باید یافت تا جریان الکتریکی از میان پوشش
عبور کند و به سیم یا همان هسته برسد .یکی از
راهکارها مطابق شکل زیر استفاده از سیم هایی است که
در دو جهت راست و چپ فنر وار اطراف سیم مرکزی
پیچیده شده است .جریان الکتریکی توسط کفشک مسی و
سیم پیچها به هسته مرکزی منتقل می شود .نقش دیگر
سیم پیچ در این الکترود ها باال بردن استحکام
پوشش الکترود می باشد تا بتوان آنها را بصورت کالف
حمل و نقل نمود .
بازگشت به فهرست
پوشش این الکترود ها از نوع فالکس های بازی و کم
هیروژن می باشد .در جوشکاری با این الکترود ها شدت
جریان 200تا 1000آمپر متناسب با قطر و مشخصات هسته
و سیم پیچ قابل کاربرد است .ذوب شدن سیم پیچها در
اثر حرارت زیاد در آمپرهای باال ،کنترل شدت جریان و
طول قوس الکتریکی از مشکالت مهم این روش می باشد .
مشکل کنترل طول قوس الکتریکی توسط ماشینی کردن این
فرایند حل می گردد .
یک مورد از کاربرد های این فرآیند در اتصالهای سپری
یا تی شکل می باشد .
بازگشت به فهرست
معرفي جوش آرگون در چند جمله
TIG
در جوش آرگون یا تیگ براي ایجاد قوس جوشکاري از
الکترود تنگستن استفاده مي شود که این الکترود برخالف
دیگر فرآیندهاي جوشکاري حین عملیات جوشکاري مصرف نمي
شود.
حین جوشکاري گاز خنثي هوا را از ناحیه جوشکاري بیرون
رانده و از اکسیده شدن الکترود جلوگیري مي کند .در
جوشکاري تیگ الکترود فقط براي ایجاد قوس بکار برده مي
شود و خود الکترود در جوش مصرف نمي شود در حالیکه در
جوش قوس فلزي الکترود در جوش مصرف مي شود.
بازگشت به فهرست
در این نوع جوشکاري از سیم جوش ( )Filler metalبعنوان
فلز پرکننده استفاده مي شود.و سیم جوش شبیه
جوشکاري با اشعه اکسي استیلن ( )MIG/MAGدر جوش
تغذیه مي شود .در بین صنعتکاران ایراني این جوش
با نام جوش آلومینیوم شناخته مي شود .نامهاي
تجارتي هلي آرک یا هلي ولد نیز به دلیل معروفیت
نام این سازندگان در خصوص ماشینهاي جوش تیگ باعث
سازندگان هم
شده بعضا این نوع جوشکاري با نام
G.T.A.Wو نام
شناخته شود .نام جدید این فرایند
همانطور که از نام این
آلماني آن WIGمي باشد.
فرایند پیداست گاز محافظ
آرگون میباشد که ترکیب
این گاز با هلیم بیشتر
کاربرد دارد.
علت استفاده از هلیم این
است که هلیم باعث افزیش
توان قوس مي شود و به
همین دلیل سرعت جوشکاري
را مي توان باال برد و
همینطور باعث خروج بهتر
جوش
محدوده
از
گازها
بازگشت به فهرست
میشود .
محافظ آرگون میباشد که
ترکیب این گاز با هلیم
بیشتر کاربرد دارد.
علت استفاده از هلیم
این است که هلیم باعث
افزیش توان قوس مي شود
و به همین دلیل سرعت
جوشکاري را میتوان باال
باعث
همینطور
و
برد
از
گازها
بهتر
خروج
محدوده جوش میشود.
کاربرد این جوش عموما
در جوشکاري موارد زیر
است :
-1فلزات رنگین از قبیل
نیکل...
آلومینیوم...
مس و برنج(مس و روي)
است.
-2جوشکاري پاس ریشه
بازگشت به فهرست
مزایاي TIG
بعلت اینکه تزریق فلز
-1
پرکننده از خارج قوس صورت
میگیرد.اغتشاش در جریان قوس
نتیجه
آید.در
نمي
پدید
کیفیت فلز جوش باالتر است.
بدلیل عدم وجود سرباره
-2
و دود و جرقه ,منطقه قوس و
حوضچه مذاب بوضوح قابل رویت
است.
فلزات
جوشکاري
امکان
-3
رنگین و ورقهاي نازک با دقت
بسیار زیاد.
انواع الکترودها در TIG
خالص
تنگستن
الکترود
-1
جوش
براي
رنگ)
(سبز
آلومینیوم استفاده مي شود و
حین جوشکاري پت پت مي کند.
-2الکترود تنگستن توریم
دار که دو نوع دارد الف%1-
بازگشت به فهرست
در
مورد
چند نکته
تنگستن
-1افزیش عمر الکترود
-2سهولت در خروج الکترونها
در جریان DC
-3ثبات و پایداري قوس را
بیشتر مي کند
-4شروع قوس راحت تر است.
نوع قطبیت مناسب در جوشکاري
TIG
DCبراي جوشکاري
جریان
چدن-مس-برنج-تیتانیوم-انواع
فوالدها و ACبراي جوشکاري
و
منیزیوم
و
آلومینیوم
ترکیبات آن جریان
بازگشت به فهرست
مزایاي
فرآیند جوشکاری با
الکترود مصرفی و گاز
MAG/MIGمحافظ
در سال 1948برای رفع
بعضی محدودیتهای روش
جوشکاری الکترود تنگستن
،این فرایند اختراع شد
که در آن از الکترود
فوالدی یا آلومینیومی و
اصوال آلیاژ مصرفی
استفاده می شد .این
الکترود در ضمن جوشکاری
همراه با ایجاد قوس به
و یا جوش CO2نیز شناخته می شود .
طور مداوم ذوب و به محل
این فرآیند گاهی تحت عنوان جوش MAG/MIG
جوش اضافه می شود .
اگر فلز قطعه کار و سیم مصرفی از فلزات فعال
در برابر اکسیژن باشد ،باید از یک گاز خنثی
مثل آرگون ،هلیوم یا مخلوطی از آنها به عنوان
بازگشت به فهرست
گاز محافظ استفاده شود .
اگر قطعه کار از جنس فوالد کربنی باشد گاز دی اکسید کربن
میتواند عمل محافظت را انجام دهد .به این فرایند جوش
با گاز های خنثی رقیق تر شود و اکتیویته اکسیژن
CO2می گویند .اگر CO2پایین تر آورده شود ،
می توان از آن به عنوان یک گاز محافظ که اقتصادی تر از
گاز خنثی است استفاده نمود که به روش MAG
یا جوشکاری با الکترود مصرفی و مخلوط گاز شناخته می شود
تجهیزات الزم برای این
فرایند عبارتند از :
– 1مولد نیرو
– 2سیستم کنترل کننده
– 3سیستم تامین گاز
محافظ
– 4سیستم خنک کننده
– 5مشعل
بازگشت به فهرست
عدم محدودیت طول الکترود واحتیاج به تعویض ،
امکان جوش کاری در تمام وضعیتها و سرعت
جوشکاری باال ( وجود سیم الکترود پیوسته ) از
نقاط قوت این فرایند و گرانی ،پیچیدگی ،
حمل نقل مشکل تجهیزات و احتیاج به محیط
سربسته به دلیل برهنه بودن سطح مذاب از
محدودیتهای این روش می باشد .
بازگشت به فهرست
فرآیند جوشکاری قوس پالسما paw
قوس پالسما به قوس الکتریکی فشرده گفته می شود
،که از عبور قوس از یک شیپوره همگرای مسی
آبگرد بوجود می آید و برای افزایش تمرکز قوس
به کار می رود .در این فرآیند قوس الکتریکی
فشرده شده بین الکترود غیر مصرفی و قطعه (
قوس مستقیم ) و یا بین الکترون و نازل متمرکز
کننده ( غیر مستقیم ) به وجود می آید .
بازگشت به فهرست
این فرآیند را فرایند
تکمیل شده قوس الکترود
تنگستن می دانند که دارای
قوس با چگالی انرژی بسیار
باالتر و گاز پالسما با سرعت
و فشار بیشتر نسبت به
فرایند قوس الکترود تنگستن
می باشد .
این فرآیند در جوشکاری ،
برشکاری ،عملیات سطحی و
مواد پاشی کاربرد دارد .
بازگشت به فهرست
الکتریکی است که در
پودريقوس
فرایند جوش
جوش زیر پودری یک
saw
جوش زیر
آن گرمای الزم برای جوشکاری توسط یک یا چند قوس بین یک
فلز پوشش نشده ،یک یا چند الکترود مصرفی و یک قطعه کار
تامین می شود .قوس توسط الیه ای از فــالکس پودری قابل
ذوب شدن که فلز جوش مذاب و فلز پایه نزدیک اتصال را
پوشانده ،و فلز جوش مذاب را از آلودگی های اتمسفر
درجوشمی زیر
عملیات::
اصول
شود.
پوشیده
حفاظت می کند
پودری جریان الکتریکی از
قوس و حوضچه مذاب جوش که
ترکیبی از فالکس مذاب و
فلزجوش مذاب است می گذرد .
یک
از
الکتریکی
جریان
ژنراتور (ترانسفورماتور یا
رکتی فایر) تامین شده ،از
اتصاالت عبور می کند تا
قوسی را بین الکترود و فلز
پایه بر قرار کند را ذوب
می کند که حوضچه مذاب را
برای پرکردن اتصال تشکیل
بازگشت به فهرست
دهند . . .سیم الکترود در
فـــالکس به عنوان اکسـیدزدا و آخـال
زدا بـــرای خـــارج کـــردن ترکیبـــات
ناخواسته از حوضچه جوش عمل مـی کنـد
تا جوش سالم و باخواص مکانیکی مناسب
ایجاد کنـد**.سـیم هــــای الکتـرود
ارزان برای جوش فوالدهای غیرآلیاژی و
کم کربن استفاده می شـوند( .معمـوال"
سیم های فوالدی کم کربن بدون پوشش یا
با پوشش نازک مسی برای هدایت بهتر و
جلوگیری از خوردگی می باشند).
**جوش زیر پودری را می توان در زیـر
وزش بادهــای نســبتا" شــدید جوشــکاری
نمود .ذرات فالکس حفاظت بهتری انجـام
آلـودگی پوشـش الکتـرود در روش
دهنـد تـا
*پودر جوش ممکن اسـتمیبـه
جوشالکتـــــرود دســـــتی.
ــــکاری
جوشـ تخلخل
هایی آغشته شود که باعث
جوش زیر پودری کـه برخـی
محدودیتهای
جـوش
شوند*.برای دستیابی بـه یـک
دیگر جوشکاری نیـز وجـود
یکنواختهای
خوب فلز پایه باید ،در روش
بدون
روغـن زیـر اسـت*:پودرجـوش :
دارند وبه شرح
پوسته اکسیدی ,زنگ ,غبار
جداشـدنفالکس و سازه نگهدارنـده
تجهیزات حمل
و سایر آلودگی ها باشـد*.
اتصـاالت دیگـر و همچنـین
پودر،بـه
مخزنموارد
فهرست برخی
جوش در
سرباره
از به
بازگشت
جوش زیر پودری برای ایجاد پوشش های
مقاوم به سایش برای موقعیـت هایی
که تحت سایش هستند بکار می رود.
چدن را معموال" نمی توان به روش جوش
زیر پودری جوش داد ,زیرا نمی تواند
تنش های حرارتی ناشی از گرمای
ورودی را تحمل کند .آلیاژهای
آلومینیوم و آلیاژهای منیزیوم را
نمی توان به روش زیر پودری جوش داد
نمی روی بخاطر نقطه ذوب
سرب و
زیرا فالکس مناسب برای آن پیدا
پایین مناسب جوش
شود.
زیر پودری نیستند.
پـودرهای جوش زیر پودری
:پودرهای جوش زیر پودری به
سه شکل وجود
دارند*.پودرهای ترکیب شده
*پودرهای چسبیده شده
*پودرهای آگلومره
عیوبی که بعضا" در جوش
بازگشت به فهرست
زیرپودری رخ می دهند
جوشكاري تو پودري FCAW
این فرآیند یك فرآیند ذوبي بـوده كـه هـم شـبیه
SMAWو هم شبیه GMAWمي باشد.
این فرآیند به دو نوع تقسیم مي شود :
-1جوشكاري با گاز محافظ
-2جوشكاري بدون گاز محافظ
شــباهت ایــن روش بــا GMAWدر دســتگاه مولــد
استفاده شده در آنها مي باشـد كـه در هـر دو از
ركتیفایر استفاده مي شود كـه قطـب مثبـت آن بـه
الكترود و قطب منفي آن به قطعه وصل مي شود.
تجهیزات
مورد نیاز
در جوشكاري
توپودري
بازگشت به فهرست
فرق اساسي ایـن روش بـا
GMAWدر الكترود مصرفي
آنها مي باشد.
الكترودي كه در این روش
استفاده مي شـود روي آن
روكش نداشته بلكه داخـل
الكترود تو خالي بوده و
از پــودري كــه از جــنس
همـــــان روكـــــش روي
الكترودها مي باشـد پـر
مي شود .وقتـي قـوس زده
مي شود هـم پـودر و هـم
قالف فلزي آن ذوب شـده و
پودر ذوب شـده گازهـایي
تولیــد مــي كنــد كــه از
ورود هوا به داخـل جـوش
جلوگیري مي كنـد .ضـمنا
بازگشت به فهرست
جوشکاری با
شعله یا گاز
جوشکاری با شعله گاز یکی از اولین روشهای جوشکاری معمول
در قطعات آلومینیومی بوده و هنوز هم در کارگاههای کوچک
در صنایع ظروف آشپزخانه و دکوراسیون و تعمیراتبازگشت به فهرست
حرارت الزم در این روش از واکنش شیمیایی گاز با
اکسیژن بوجود می آید.
حرارت توسط جابجایی و تشعشع به كار منتقل مي شود
.قدرت جابجایی به فشار گاز و قدرت تشعشع به
توان چهارم درجه حرارت شعله بستگی دارد .لذا
تغییر اندکی در درجه حرارت شعله می تواند میزان
برای آنرا بمقدار زیادی تغییر دهد
هوا و شدت
تشعشعی
حرارت از
اگر
به حرارت ناشی از احتراق و
شعله
احتراق حرارت
.درجه
شود
استفاده
برای احتراق و گرمای ویژه و حجم
اکسیژن
حجم
الزم وارد
ازتی که
مقدار
گازهای تولید شده) بستگی دارد .
واکنش احتراق
محصول
سوختن ( نمی
شود قسمتی از حرارت
احتراق راجذب کرده
و باعث کاهش درجه
حرارت شعله می شود
.بنابراین تنظیم
کامل گاز سوختنی و
اکسیژن الزمه ایجاد
شعله با درجه حرارت
بازگشت به فهرست
گازهای
.
باالست
تجهیزات و وسایل اولیه این روش شامل سیلندر
گاز اکسیژن و سیلندر گاز استیلن یا مولد
گاز استیلن و رگوالتور تنظیم فشار برای گاز و
لوله الستیکی انتقال دهنده گاز به مشعل و
مشعل جوشکاری است .
بازگشت به فهرست
رگوالتورها (تنظیم کننده های فشار) هم دارای انواع
گوناگونی هستند و برای فشارهای مختلف ورودی و خروجی
مختلف طراحی شده اند .رگوالتورها دارای دو فشارسنج
هستند که یکی فشار داخل مخزن و دیگری فشار گاز خروجی
را نشان میدهند .رگوالتورها در دو نوع کلی یک مرحله
که این تقسیم بندی
ای و دومرحله ای تقسیم میشوند
همان مکانیزم تقلیل فشار است .
کار مشعل آوردن حجم مناسبی از گاز سوختنی و اکسیژن
سپس مخلوط کردن آنها و هدایتشان به سوی نازل است تا
شعله مورد نظر را ایجاد کند .
بازگشت به فهرست
جوشكاري با لیزر
جوشكاري و برشكاري با استفاده از اشعه لیزر از
روشهاي نوین جوشكاري بوده كه در دههاي اخیر
مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر
كیفیت ،سرعت و قابلیت كنترل آن به طور وسیعي
در صنعت از آن استفاده مي شود .به وسیله
متمركز كردن اشعه لیزر روي فلز یك حوضچه مذاب
تشكیل شده و عملیات جوشكاري انجام مي شود .
در جوشكاري به طور عمده از
دو نوع لیزر در جوشكاري و
برشكاري استفاده مي شود :
لیزرهاي جامد مثل Rubyو ND:YAG
بازگشت به
فهرست مثل لیزر
لیزرهاي گاز
CO2
محدودیت لیزر Rubyپیوسته نبودن اشعه آن است در
حالیكه انرژي خروجي آن بیشتر از لیزرهاي گازی مانند
لیزر CO2است كه در آنها اشعه حاصله پیوسته است .
از لیزر CO2بیشتر به منظور برش استفاده مي شود و از
ND:YAGبیشتر براي جوشكاري آلومینیوم استفاده
لیزر
میشود .
در جوشكاري لیزر دو روش عمده براي جوشكاري وجود دارد
:یكي حركت دادن سریع قطعه زیر اشعه است
تر فهرست
مرسوم به
تا كه یك جوش پیوسته شكل بگیرد و دیگري كه بازگشت
است جوش دادن باچند سري پرتاب اشعه است .
در جوشكاري لیزر تمامي عملیات ذوب و انجماد در چند
میكروثانیه انجام مي گیرد و به خاطر كوتاه بودن این
زمان هیچ واكنشي بین فلز مذاب و اتمسفر انجام نخواهد
شد و از این رو گاز محافظ الزم ندارد .
بهترین طرح اتصال براي این نوع جوشكاري طرح اتصال لب به لب
مي باشد و با توجه به محدودیت ضخامت در آن مي توان ازطرح
اتصال هاي Tیا اتصال گوشه نیز استفاده نمود .بازگشت به فهرست
بلعكس روشهاي معمولي كه همیشه حوضچه مذاب در سطح خارجي
آنها ایجاد مي شود ،حوضچه مذاب مي تواند داخل یك محیط
شفاف ایجاد شود .در این روش میتوان محدوده بسیار وسیعي
از مواد مانند آلیاژها با نقاط ذوب فوق العاده باال ،
مواد غیر همجنس و ...را میتوان به یكدیگر جوش داد ،
مكان هاي غیر قابل دسترسي را جوشكاري نمود و از آنجا كه
هیچ الكترودي براي این منظور استفاده نمي شود نیازي به
جریانهاي باال براي جوشكاري نیست .
سیستم هاي جوشكاري لیزر نسبت به سایر دستگاههاي سنتي
جوشكاري بسیار گران هستند و در ضمن لیزرهایي مانند Ruby
به خاطر پالسي بودن اكثرا از سرعت پیشروي كمي بازگشت به فهرست
برخوردارند ( 25تا 250میلیمتر در دقیقه )
از اشعه لیزر هم به منظور برش و هم به منظور جوشكاري
استفاده مي شود .اشعه لیزر نیاز به هیچگونه گاز
محافظ یا محیط خالیي براي عملكرد ندارد .جوشكاري
لیزر نسبت به سایر روشهاي جوشكاري تمیز تر است .
این نوع جوشكاري در اتصال قطعات بسیار كوچك
الكترونیكي و در سایر میكرو اتصال ها كاربرد دارد .
از اشعه لیزر میتوان در جوش دادن آلیاژها و سوپر
الیاژها با نقطه ذوب باال و براي جوش دادن فلزات غیر
همجنس استفاده نمود .به طور كلي این روش جوشكاري
براي استفاده هاي دقیق و حساس استفاده میشود .از
بازگشت به فهرست
جوشکاری با پرتو الکترونی
فرایند جوشکاری با پرتو الکترونی یک فرایند اتصال
ذوبی است که درطی آن قطعه کار توسط
جریانی متراکم از الکترون های دارای سرعت باال
بازگشت به فهرست
بمباران شده و کل انرژی جنبشی الکترون ها
تفنگ الکترونی قلب این فرایند جوشکاری است .در تفنگ
الکترونی ،الکترون های نشر داده شده از کاتد به سمت
قطعه کار شتاب داده می شوند .شتاب دهی به الکترون ها
توسط میدان الکتریکی ناشی از ولتاژ اعمال شده و به
کمک یک الکترود با بار مثبت انجام می شود .پرتو حاصل
با سرعت 30تا 70درصد سرعت نور از سوراخ کوچکی میان
آند عبور کرده به قطعه کار می رسد.
در تجهیزات قدیمی تر از خود قطعه کار به عنوان آند
شتاب دهنده استفاده می شد که دارای عیوبی بود.
بنابراین تصمیم گرفته شد که آند شتاب دهنده در
تفنگبه فهرست
بازگشت
الکترونی قرار گیرد و سیستم تولید پرتو
در این فرایند معموال از فلز پر کننده استفاده نمی شود
ولی در شرایطی که ایجاد خواص متالورژیکی و فیزیکی
معینی در فلز جوش مد نظر باشد ممکن است از فلز پرکننده
استفاده شود .
بارزترین مشخصه جوشکاری با پرتو الکترونی ،توانایی آن
در جوشهای بسیار باریک و کامال عمیق است.
حرارت ورودی کمتر به جوش در مقایسه با روشهای ذوبی
دیگر (برای ایجاد حجم جوش ثابت) ،نسبت عمق به عرض
باالی جوش ،تمیزی فلز جوش بدست آمده ،سرعت جوشکاری باال،
بازگشت وبه فهرست
بازدهی انرژی باال و عدم نیاز عملیات حرارتی جدی قبل
جوشكاري اصطکاکی
این روش بر اساس تبدیل انرژي مكانیكي به انرژي
گرمایي استوار است .
در این روش دو قسمت مورد اتصال را به هم نزدیك كرده
و با ایجاد حركت دوراني سریع یكي از آنها
به فهرست
بازگشت
زیادي
بر روي دیگري و مالش و اصطكاك دو قطعه ،گرماي
مقیاس
در
سطوح
داراي
میكروسكوپي
و
ها
برآمدگي
فرورفتگي هایي هستند
و عالوه بر آن الیه
اكسیدي نازك و یا
ناخالصي هاي دیگر بر
روي سطح پوشیده شده
است .هرگاه سطوح به
طور كامل در كنار هم
نیروي
نگیرند
قرار
چسبندگي بین مولكولي
بین آنها برقرار نشده
و در نتیجه اتصال
انجام نمي گیرد هدف
جوشكاري
در
اصلي
اصطكاكي برطرف نمودن
این ناهمواري ها و
ناخالصي ها و اعمال
فشار براي اتصال دو
بازگشت به فهرست
هنگامي كه دو سطح با فشار معین بر روي هم مالیده مي شوند
نقاط بلند بهم برخورد كرده و از بین مي روند ،همزمان الیه
اكسیدي برداشته شده و دو سطح فلز در تماس با یكدیگر قرار
ميگیرند و بدین ترتیب یك باند
یا چسبندگي موقت ) ) Seizuresبه وجود مي آید با ادامه حركت
،این چسبندگي بریده شده و
استحكام
بنابراین
به وجود مي آید بدین ترتیب انرژي مكانیكي به
تازه تر
یك باند
و
یافته
كاهش
فشاري تبدیل شده و به تدریج درجه حرارت
حرارتي
راحت
پذیري
فرم
تغییر
سطح افزایش مي یابد .
تر انجام مي گیرد،
نقاط برآمده به سرعت
محو شده و سطوح در
حالت چسبندگي كامل
قرار مي گیرند با فرض
این كه نرخ حرارت
تولیدي بیشتر از حرارت
فروكشي باشد درجه
حرارت باالتر رفته و
حالت پالستیكي نیز
بیشتر مي شود ،
تا جایي كه استحكام
بازگشت به فهرست
فشاري قادر به تحمل
جوشكاري اصطكاكي به طور كلي به دو دسته تقسیم مي شود:
الف) جوشكاري اصطكاكي لحظه اي Inertia friction
ب) جوشكاري اصطكاكي مداوم Continuous drive friction
البته امروز روش هاي پیشرفته كه تركیبي از دو تكنیك
باالست به كار مي رود هر دو نوع جوشكاري مي تواند
بدون توقف و به طور كامل به صورت ماشیني انجام شود و
مي توان پارامترهاي عملیاتي را از قبل برنامه ریزي
نمود.
FRWبراي قطعاتي كه بتوان آنها را از نظر اندازه و شكل
با ماشین جوش اصطكاكي تطبیق داد پروسه اي جالب مي باشد
زیرا هیچ ماده fillerیا پر كننده الزم ندارد و مثال
براي جوشكاري فوالد كربني ساده و آلیاژي حفاظت با گاز
الزم نمي باشد.
جوش بدست آمده از این روش كیفیت باالیي دارد و براي
بازگشت به فهرست
تولیدات انبوه مقرون به صرفه است.
براي تولید یك جوش قابل قبول پارامترهاي
عملیاتي از قبیل نیروي اعمالي ،سرعت چرخش و
زمان مي تواند در رنج گسترده اي تغییر كند .
نیروي اعمالي باید به مقدار كافي بزرگ باشد
تا سطوح را در تماس با یكدیگر نگه دارد .
زمان عملیات هم باید به گونه اي باشد كه
اكسیداسیون سطوح به حداقل برسد .نیروي
اندازهایجاد مي كند كه منجر به
به كمتري
حرارت
ناكافيباید
زمان
سطوح مي گردد از طرف دیگر
كافياتصال
عدم
مناسباجازه
باشد تا
اندازه حرارت زیادي تولید مي
رسانش بیش
نیروي
از به بخش
گرمایي
شدن دو فلز مي شود.
منجر به
كند
ذوبكه
سطوح
هاي كهمركزي
نسبي
حركت
داراي
تولید
براي
كمتري
حرارت مي باشند را
بدهد از طرف دیگر
افزایش زمان گرمادهي
منجر به افزایش سطح
مقطع اتصال و گسترش
منطقه HAZدر دو طرف
بازگشت به فهرست
جوش به طور غیرعادي
عدم نیاز به فالكس ( روانساز ) ،ماده پر كننده و
گاز محافظ ،مصرف انرژي الكتریكي كمتر و به طور كلي
انرژي مورد نیاز ،عملیات جوشكاري نسبتا تمیز و
بدون قوس الكتریكي ،منطقه Hazباریك و داراي
دانه هاي ریز تر حتي نسبت به فلز اصلي از مزایای
این روش محسوب می شود .
گرد بودن یکی از قطعات و هزینهاي مصرفي نسبتا باال
از محدودیتهای این روش است .
بازگشت به فهرست
جوشکاری
انفجاری
این فرایند یک فرایند جوشکاری حالت جامد است که از
نیروی انفجار برای ایجاد یک پیوند متالورژیکی بین
دو قطعه متصل شونده استفاده می کنند .گرچه انفجار
مواد منفجره گرمای زیادی تولید می کند ،
ولی زمان کافی برای انتقال حرارت وجود ندارد .
بنابراین افزایش قابل توجهی در دمای قطعه صورت
نمی گیرد .در این فرایند یک ضربه مایل با سرعت
بسیار باال به فصل مشترک دو قطعه اعمال می شود ،
بازگشت به فهرست
که موجب شده فلز جامد مشابه یک سیال عمل کند .در
شکل باال نحوه قرار گرفتن قطعات و مواد منفجره را
نشان می دهد .در این فرایند صفحه باالیی تحت
یک زاویه نسبت به صفحه زیرین قرار می گیرد .سطح
خارجی صفحه باالیی به وسیله یک الیه ضربه گیر محافظت
می گردد .یک الیه از مواد منفجره به صورت ورقه یا
پودر بر روی قشر ضربه گیر قرار می گیرد و چاشنی در
بازگشت به فهرست
انتهای پایینی ماده منفجره عمل می کند .
عدم ایجاد ساختار ریختگی یا آنیل ،نفوذ ناچیز
عناصر شیمیایی در فصول مشترک و امکان جوش قطعات
پهن و بزرگ و غیر هم جنس به یکدیگر از نقاط قوت
و نیاز به فضای باز و بزرگ ،
عدم دسترسی به مواد منفجره در بعضی کشورها و
خطرات ناشی از کار با مواد منفجره
از محدودیت های این فرایند می باشد .
این فرایند روشی مفید در اتصال مواد هم جنس و
غیر هم جنس محسوب شده و تنها شرط انجام فرایند
داشتن انعطاف پذیری و چقرمگی قابل قبول است.
ورق ها و لوله های دو الیه از جمله مهمترین
قطعاتی می باشند که با این روش ساخته می شوند .
بازگشت به فهرست
جوشکاری
فراصوتی
فرایند جوشکاری فراصوتی به طور موثری برای جوشکاری
فلزات هم جنس و غیر هم جنس و همچنین
غیر فلزات با طرح اتصال لبه روی هم استفاده می شود.
در این روش نوسانهای فرکانس باال سبب متالشی شدن
اتمهای فلزی و یا مولکولها در محل اتصال شده و
قفلبه فهرست
بازگشت
شدگی داخلی ناشی از این اتمها یا مولکولها
انرژی فراصوتی از
طریق یک مبدل که
کار تبدیل کردن
نوسانهای الکتریکی
فرکانس باال به
نوسانهای مکانیکی
را انجام می دهد
تولید می شود .
فرکانس معموال بیش
از 15کیلو هرتز
(فراتر از محدوده
شنوایی) است.
نوسانهای مکانیکی
از طریق یک سیم
جفت کننده به نوک
جوشکاری کننده و
سپس به قطعه کار
منتقل می شود .نوک
بازگشت به فهرست
قبل از جوشکاری یک تمیزکاری ساده ضروری است ولی
بعد از جوشکاری یا عملیات حرارتی تمیزکاری
مورد نیاز نمی باشد .در این روش از روان ساز یا
فلز پر کننده استفاده نمی شود.
روش فراصوتی تنها محدود به اتصالهای روی هم است و
در اتصالهای سر به سر به علت عدم امکان
حمایت و نگهداری اتصال انجام جوشکاری با مشکالت
زیادی همراه است.
عدم نیاز به ذوب و انجماد ،جوشکاری ورق های
بسیار نازک ،ضریب ایمنی و سرعت جوشکاری باال ،
و عدم تغییر رنگ در منطقه جوش از مزایای این روش
و هزینه باال ،عمر کم قطعات دستگاه و
عدم توانایی جوش دادن قطعات ضخیم از محدودیت های
بازگشت به فهرست
این روش به حساب می آید .
در این فرایند هیچ گونه حرارت قابل مالحظه ای ایجاد
نمی شود و درجه حرارت تنها در موضع فصل مشترک
حداکثر در محدوده 35تا 50درصد نقطه ذوب قطعه بر
حسب کلوین تغییر می کند .بنابراین چون عمل ذوب در
فلز پایه رخ نمی دهد ساختار ریختگی ترد تشکیل
نخواهد شد .در خالل فرایند جوشکاری فشار متوسطی
برای در تماس قرار دادن قطعات اعمال می شود که
تغییر شکل قابل مالحظه ای را ایجاد نمی کند.
بازگشت به فهرست
جوشکاری مقاومتی
Resistant Welding
مقدمه:
در فرآیندهای جوشکاری مقاومتی ،اتصال دو
سطح توسط حرارت و فشار تواما انجام می
گیرد .فلزات به دلیل مقاومت الکتریکی در
اثر عبور جریان الکتریکی گرم شده و حتی به
حالت ذوب نیز می رسند .اعمال جریان
الکتریکی با چگالی زیاد در زمانهای کوتاه
باعث به حالت خمیری درآمدن (قبل از ذوب)
قطعه مورد جوشکاری می گردد .و اعمال نیروی
فشار در زمانهای قبل و حین عبور جریان وجود
یک مدار الکتریکی پیوسته را تضمین نموده و
در زمان گرم شدن قطعه باعث فورج شدن محل
جوشکاری می شود این فشار بعد از قطع جریان
برق هم ادامه داشته و به فورج شدن وسپس خنک
شدن محل جوشکاری کمک
بازگشت به
می کند
فهرست
اری مقاومتی عبارتند از:
جوشکاری نقطه
ای
جوشکاری
نواری
بازگشت به فهرست
جوشکاری مقاومتی نقطه ای:
جوشکاری مقاومتی نقطه ای فرآیندی است که
در آن سطوحی که بر روی هم قرار گرفتـه انـد
از طریق حرارت تولید شده در یک یا چند نقطه
به هم متصل می شوند .گرمـای تولیـد شـده در
این نقاط ،حاصل از فلوی جریان الکتریکی است
که بین الکترودها برقرار می شود و از میـان
قطعــات نیــز عبــور مــی کنــد .ضــمن اینکــه
الکترودها در این وضـعیت بـا اعمـال فشـاری
خاص ،سطوح را به هم نزدیک می کنند .شکل زیر
الكت
نشان می دهد.
شمای کلی از این فرآیند را
رود
سطح تماس
الكترود
دكمه جوش
الكت
رود
بازگشت به فهرست
شوند .اعمال فشار تا مرحله انجماد ادامه پیدا خواهد
کرد .این فشار باعث می شود که لبه ها رویهم قرار
گرفته و هوا وارد حوضچه مذاب نشود یا ذوب بیرون
نریزد .در مورد دلخواه اعمال فشار و تاثیر آن بر روی
کیفیت جوشکاری در فصل بعد مطالبی آورده شده است.
الکترودها در این فرآیندها باید جریان الکتریکی را
به موضع اتصال هدایت کرده در ضمن وظیفه نگهداری ورق
ها به روی هم و ایجاد فشار مورد نظر وتمرکز سریع
حرارت در موضع اتصال را دارند.
در هر حال فرآیند جوشکاری نقطه ای ،فرآیندی با
باالترین تمرکز حرارتی (حدود )% 95و کمترین اتالف
انرژی در بین فرآیندهای مختلف جوشکاری می باشد.
همچنین مشکل پیچیدگی قطعه بر اثر حرارت و منطقه متاثر
از حرارت ) (HAZدر این فرآیند کمتر به چشم می خورد.
همچنین محدودیت موقعیت جوشکاری وجود ندارد و می توان
در موقعیتهای مختلف با دستگاهی متناسب با آن وضعیت
عمل جوشکاری را انجام داد.
عدم نیاز به مواد مصرفی ،گاز محافظ و فلز پر کننده
از جمله مزایای این فرآیند می باشند .همچنین از نظر
محیط زیستی نیز این فرآیند کامال سالم می باشد.
محدودیتهایی نیز در این روش جوشکاری وجود دارد که
الکتریکیفهرست
عبارتند از :برای فلزاتی که هدایت حرارتی وبازگشت به
جوشکاری مقاومتی نواری
آن
در
مقاومتی که
است
فرایندی
نواری
جوشکاری
قطعه کار
weldingالکتریکی
مقاومت
seam resistance
جریان
عبور
برابر
در
الکتریکی باعث ایجاد حرارته
شده که این حرارت با فشار
اعمالی ترکیب شده تا یک
مسیر جوش را ایجاد کند .در
حقیقت درز جوش شامل مجموعه
ای از نقطه جوش ها می باشد
در این فرآیند اغلب دو
الکترود دایره ای شکل غلطکی
برای اعمال جریان ،نیرو و
مورد
فلزکار
کردن
خنک
گیرد.
می
قرار
استفاده
اشکال گوناگون قطعه کار /
غلطک موجود هستند.
بازگشت به فهرست
اشکال گوناگونی از اتصاالت حاصل از
جوشکاری مقاومتی درزی
هنگامیکه از دو الکترود غلطکی استفاده می شود ،یک
یا هر دو غلطک ها از طریق اعمال نیروی مستقیم به محور
یا از طریق اعمال نیرو به سطح خارجی آنها به حرکت درمی
آیند.
در جوشکاری نواری ،بدون اینکه نیروی اعمالی
الکترودها بر قطعه کار برداشته شود ،مجموعه ای از نقطه
جوش ها شکل می گیرد .الکترود غلطکی ممکن است در حین
فرآیند جوش چرخشی مداوم یا متناوب داشته باشد .سرعت
جوشکاری ،مقدار جریان ،شکل موج جریان ،نحوه خنک کردن،
و مشخصات الکترود (نیرو ،شکل و قطر) باید به دقت
انتخاب شوند تا بهترین و باالترین کیفیت جوش حاصل شود.
اصول کلی که در مورد جوشکاری مقاومتی نقطه ای گفته
شد ،در مورد جوشکاری نواری نیز صادق است.
جوشکاری مقاومتینواری با استفاده
الکترود
یک
از
غلطکی و یک الکترود
میله ای
بازگشت به فهرست
بازگشت به فهرست
جوشکاری مقاومتی
صنایعبا استفاده
فرآیند جوشکاری مقاومتی نورای در نواری
خودروسازی
الکترود)سیمی
از
ساخت
اتصاالت سقف
(مثال ساخت مخزن سوخت ،لوله اگزوز،
ظروف استوانه ای شکل و بطریهای فلزی رادیاتور شوفاژ
فوالدی و ...کاربرد دارد .مزایای این فرآیند در مقایسه
با جوشکاری مقاومتی نقطه ای ،جوشکاری زائده ای و
جوشکاری لیزر عبارتند از:
امکان دستیابی به یک اتصال نشت ناپذیر در برابرمایع یا گاز
عرض درز ممکن است کمتر از قطر جوش نقطه ای شودزیرا امکان تراشیدن پیوسته الکترودها وجود دارد.
سرعت باالی جوشکاری و توجیه اقتصادی آن در این روش نسبت به روش جوشکاری نقطه ای ،فوالدهایپوشش دار قابلیت جوشکاری باالتری دارند ،زیرا با اتخاذ
تمهیداتی می توان باقیمانده پوششی را که بر روی
الکترودها قرار می گیرند حذف نمود.
-نسبت به روش جوشکاری لیزر ،در این روش فوالدهای
جوشکاری زیر
آب
از زمان جنگ جهانی دوم هنگامی که کشتیهای خسارت
دیده باید سریعا در آب تعمیر میشدند ،جوشکاری زیر
آب به وجود آمد .بیرون آوردن کشتی برای تعمیر
کردن آن ،هم اکنون هم بسیار هزینه بر است و صرفه
یونیده
به فهرست
اقتصادی ندارد .برای جوشکاری در خشکی ،هوابازگشت
میشود و در آب ،بخار آب یونیزه میشود .
جوشکاری زیر آب به دو صورت انجام میشود :جوشکاری خشک و
مرطوب .آثار منفی جوشکاری مرطوب عبارت اند :ترک خوردگی
هیدروژنی ،افت شدید دما که باعث تغییرات ساختاری و
متالورژیکی میشود و همچنین اکسیژن با عناصر آلیاژی ترکیب
میشود و اکسید این آلیاژها در آب حل میشوند.
جوشکاری خشک در یک اتاقک در داخل آب انجام میگیرد
و داخل اتاقک هوای فشرده وجود دارد که فشار داخل و
خارج اتاقک را باالنس میکند .اتاقکها را دو تکه
میسازند و داخل آب ،و روی قطعه مورد نظر دو تکه را
به هم وصل میکنند .این روش برای اولین بار در
آمریکا انجام گرفت اما چون بسیار پرهزینه و وقت
مرطوب فهرست
بازگشت به
گیر است دانشمندان سعی میکنند مشکالت جوشکاری